Procedimiento para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono.

Procedimiento para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica (16) con un larguero principal reforzado con fibra de carbono que comprende las siguientes etapas:

* preparar un molde

(18),

* colocar al menos una capa (24) de un primer material de fibra en el molde (18), en el que el primer material de fibra se extiende por una primera anchura (26),

* colocar un primer medio de distribución (36) en el molde (18) por encima de la al menos una capa (24) del primer material de fibra,

* colocar una pluralidad de capas de un material de fibra de carbono (46) en el molde (18) por encima del primer medio de distribución (36), extendiéndose las capas del material de fibra de carbono (46) por una segunda anchura (42) menor que la primera anchura (26), de modo que secciones de conexión (56) del primer material de fibra sobresalen del material de fibra de carbono (46) en ambos lados del material de fibra de carbono (46), diferenciándose el material de fibra de carbono (46) del primer material de fibra,

* colocar un segundo medio de distribución (54) y disponer al menos un canal de aspiración (52) por encima del material de fibra de carbono (46),

* disponer canales de alimentación (60) en la zona de las secciones de conexión (56),

* cerrar el molde (18),

* aspirar el aire del molde (18) a través del al menos un canal de aspiración (52) y

* alimentar un material de plástico líquido, que se endurece, a través de los canales de alimentación (60).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11006906.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: FRANKOWSKI. MARCO, AUSTINAT,DIRK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/54 (Elementos constitutivos, detalles o accesorios; Operaciones auxiliares)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/44 (mediante presión isostática, p. ej. moldeo por diferencia de presión, con una bomba de vacío, en autoclave o con caucho expandible)

PDF original: ES-2485303_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono.

La invención se refiere a un procedimiento para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono. Las palas de rotor de las turbinas eólicas o partes de las mismas, por ejemplo, las semiconchas, se fabrican normalmente a partir de materiales de plástico reforzados con fibra. A menudo se utiliza una combinación de fibras de vidrio con resinas de poliéster o resinas epoxi.

Del documento EP0525263A1 es conocido un procedimiento de infusión al vacío para la fabricación de partes de plástico reforzadas con fibra. En el caso del procedimiento conocido se colocan varias capas de un material de fibra en un molde. Por debajo y por encima de las capas del material de fibra se encuentran respectivamente medios de distribución que están separados de las capas del material de fibra mediante otras capas hechas de tejidos pelables.

En el lado inferior del molde, por debajo del medio de distribución inferior, se encuentra un canal de alimentación y por encima del medio de distribución superior se encuentra un canal de aspiración. Mediante el canal de aspiración se evacua el molde cerrado de manera hermética al aire, aspirándose un material de plástico líquido a través del canal de alimentación. El mismo se distribuye con ayuda del medio de distribución inferior por toda la superficie del molde y penetra completamente en las capas del material de fibra. Después de endurecerse el material de plástico, los medios de distribución y los tejidos pelables se eliminan del plástico reforzado con fibra.

Por el documento WO2007/038930A1 es conocido otro procedimiento para la fabricación de partes de plástico reforzadas con fibra. En el caso de este procedimiento conocido se utiliza un material poroso como medio de distribución que se puede unir al material de plástico infundido. Después de endurecerse el plástico, el medio de distribución permanece en el componente fabricado y puede formar en particular una superficie del componente.

Por el documento EP2153964A1 es conocido un procedimiento para fabricar una semiconcha de una pala de rotor de turbina eólica. En este caso se trata asimismo de un procedimiento de infusión al vacío. Una particularidad del mismo radica en que el material de fibra utilizado presenta un porcentaje en volumen de al menos 20% de alambres de metal. Los alambres de metal presentan un diámetro mayor que las fibras de vidrio o carbono utilizadas adicionalmente, lo que debe acelerar la impregnación del material de fibra con el material de plástico líquido.

En todos los procedimientos conocidos es importante, en relación con una resistencia óptima del componente reforzado con fibra, que el material de fibra se sature completamente del material de plástico líquido y que no se produzcan burbujas de aire. Al utilizarse en particular fibras de carbono que presentan a menudo diámetros esencialmente menores, por ejemplo, que las fibras de vidrio, esto provoca en la práctica dificultades considerables y requiere a menudo la utilización de materiales de plástico de baja viscosidad como material de matriz. Esto es válido en particular cuando en un único componente están combinados diferentes materiales de fibra, como ocurre, por ejemplo, en las partes de pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono, presentando las mismas además dimensiones muy grandes.

Por tanto, es conocido fabricar largueros principales reforzados con fibras de vidrio para tales palas de rotor de turbina eólica en un primer procedimiento de infusión al vacío y unirlas a continuación con las respectivas semiconchas de pala de rotor compuestas, por ejemplo, de materiales de plástico reforzados con fibra de vidrio. De 45 esta manera se puede controlar mejor la impregnación completa del material de fibra de carbono. Sin embargo, el procedimiento resulta costoso y durante la unión del larguero de carbono con las semiconchas se pueden originar otras dificultades.

Partiendo de esto, la invención tiene el objetivo de poner a disposición un procedimiento para fabricar una parte de 50 pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono, que se pueda realizar con mayor facilidad y posibilite de manera fiable una impregnación completa del material de fibra de carbono y una unión correcta con los demás componentes de la parte de pala de rotor de turbina eólica.

La patente US5, 403, 537 describe la fabricación de un componente compuesto de fibra en un procedimiento de 55 infusión al vacío. El componente fabricado presenta un único tipo de fibra. La impregnación con el material de plástico líquido se lleva a cabo mediante canales de alimentación. Por debajo del laminado fabricado a partir del material de fibra se encuentra un medio de distribución.

El documento EP1990178A1 describe un procedimiento para la fabricación de una estructura con un material

compuesto de fibra. En el caso del procedimiento conocido, varias capas del mismo material de fibra de refuerzo se impregnan con un material de plástico líquido en un procedimiento de infusión al vacío. Un medio de distribución se dispone entre las capas del material de fibra de refuerzo.

Este objetivo se consigue mediante el procedimiento con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias siguientes aparecen configuraciones ventajosas.

El procedimiento se utiliza para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica con un larguero principal reforzado con fibra de carbono y presenta los siguientes pasos, cuya secuencia se puede variar al menos parcialmente:

â?¢ preparar un molde, â?¢ colocar al menos una capa de un primer material de fibra en el molde, extendiéndose el primer material de fibra por 15 una primera anchura,

â?¢ colocar un primer medio de distribución en el molde,

â?¢ colocar una pluralidad de capas de un material de fibra de carbono en el molde por encima del primer medio de

distribución, extendiéndose las capas del material de fibra de carbono por una segunda anchura menor que la primera anchura, de modo que secciones de conexión del primer material de fibra sobresalen del material de fibra de carbono en ambos lados del material de fibra de carbono,

â?¢ colocar un segundo medio de distribución y disponer al menos un canal de aspiración por encima del material de 25 fibra de carbono,

â?¢ disponer canales de alimentación en la zona de las secciones de conexión,

â?¢ cerrar el molde, 30

â?¢ aspirar el aire del molde a través del al menos un canal de aspiración y

â?¢ alimentar un material de plástico líquido, que se endurece, a través de los canales de alimentación.

El molde preparado puede presentar una superficie interior que define una superficie exterior de la parte de pala de rotor de turbina eólica. El molde presenta una longitud y una anchura que corresponden esencialmente a la longitud o a la anchura de la parte de pala de rotor de turbina eólica o son ligeramente mayores. La longitud del molde puede ser, por ejemplo, de 20 m y la anchura puede ser, por ejemplo, de 50 cm o más.

El primer material de fibra, colocado en el molde, puede ser, por ejemplo, un material de fibra de vidrio. El primer material de fibra se diferencia del material de fibra de carbono, específicamente con respecto al material de las fibras y/o con respecto a los diámetros y/o las longitudes de las fibras y/o con respecto a la orientación de las fibras. El mismo se extiende por una primera anchura que puede corresponder esencialmente a la anchura del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica (16) con un larguero principal reforzado con fibra de carbono que comprende las siguientes etapas: 5

â?¢ preparar un molde (18) ,

â?¢ colocar al menos una capa (24) de un primer material de fibra en el molde (18) , en el que el primer material de fibra

se extiende por una primera anchura (26) , 10

â?¢ colocar un primer medio de distribución (36) en el molde (18) por encima de la al menos una capa (24) del primer material de fibra, â?¢ colocar una pluralidad de capas de un material de fibra de carbono (46) en el molde (18) por encima del primer 15 medio de distribución (36) , extendiéndose las capas del material de fibra de carbono (46) por una segunda anchura (42) menor que la primera anchura (26) , de modo que secciones de conexión (56) del primer material de fibra sobresalen del material de fibra de carbono (46) en ambos lados del material de fibra de carbono (46) , diferenciándose el material de fibra de carbono (46) del primer material de fibra, â?¢ colocar un segundo medio de distribución (54) y disponer al menos un canal de aspiración (52) por encima del material de fibra de carbono (46) , â?¢ disponer canales de alimentación (60) en la zona de las secciones de conexión (56) , â?¢ cerrar el molde (18) , â?¢ aspirar el aire del molde (18) a través del al menos un canal de aspiración (52) y â?¢ alimentar un material de plástico líquido, que se endurece, a través de los canales de alimentación (60) . 30

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer medio de distribución (36) , colocado en el molde (18) , se extiende al menos por la segunda anchura (42) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la resistencia al flujo,

que oponen el primer material de fibra y el primer medio de distribución (36) con respecto al material de plástico líquido, se selecciona y se ajusta a la resistencia al flujo del material de fibra de carbono (46) de manera que dentro del material de fibra de carbono (46) se configura un frente de flujo esencialmente plano que se extiende en horizontal por la segunda anchura (42) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la resistencia al flujo, que oponen el primer material de fibra y el primer medio de distribución (36) con respecto al material de plástico líquido, y la viscosidad del material de plástico líquido están ajustadas entre sí de manera que la al menos una capa (24) del primer material de fibra y el primer medio de distribución (36) quedan impregnados completamente con el material de plástico líquido en 60 segundos o menos después de salir por primera vez el material de plástico líquido 45 a través de los canales de alimentación (60) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material de fibra de carbono (46) no sobresale lateralmente del primer medio de distribución (36) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se configuran orificios de salida (62) de los canales de alimentación (60) por encima o por el lateral de las secciones de conexión (56) al disponerse los canales de alimentación (60) en la zona de las secciones de conexión (56) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por encima de las 55 secciones de conexión (56) se dispone un tercer medio de distribución (58) que se extiende hasta el primer medio de distribución (36) y al disponerse los canales de alimentación (60) en la zona de las secciones de conexión (56) se disponen orificios de salida (62) de los canales de alimentación (60) de manera que colindan directamente con el tercer medio de distribución (58) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la pluralidad de capas del material de fibra de carbono (46) presenta un espesor de 20 mm o más.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque por encima del segundo medio de distribución (54) se coloca una placa de presión (50) en el molde (18) .

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque al colocarse la al menos una capa (24) del primer material de fibra se colocan varias capas (24, 28, 30, 32) del primer material de fibra, presentando al menos una de las capas la primera anchura (26) y presentando al menos otra capa (30, 32) , dispuesta por encima de esta capa, una tercera anchura (34) menor que la primera anchura (26) y mayor que la segunda anchura (42) , de modo que al menos una de las secciones de conexión (56) presenta un escalón.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el primer medio de 15 distribución (36) presenta un medio de distribución textil (38) .

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el primer medio de distribución (36) presenta un material conductor de electricidad.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque al menos una capa (44) de un material de fibra no conductor de electricidad se dispone entre el material conductor de electricidad y el material de fibra de carbono (46) .

14. Procedimiento para fabricar una semiconcha de una pala de rotor de turbina eólica con las siguientes 25 etapas:

â?¢ fabricar una parte de pala de rotor de turbina eólica (16) con un larguero principal reforzado con fibra de carbono de acuerdo con el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, â?¢ extraer la parte de pala de rotor de turbina eólica (16) del molde (18) , â?¢ colocar la parte de pala de rotor de turbina eólica (16) en un molde de semiconcha (10) ,

â?¢ colocar una pluralidad de capas de un material de fibra en el molde de semiconcha (10) en ambos lados de la parte 35 de pala de rotor de turbina eólica (16) y al menos parcialmente sobre las secciones de conexión (56) ,

â?¢ cerrar el molde de semiconcha (10) , e

â?¢ infundir un material de plástico líquido, que se endurece, en un procedimiento de infusión al vacío. 40